电流变液调控的连通树枝状结构左手材料

设计了结构单元连通的单一树枝状结构材料模型,通过把连通的树枝状结构材料置于高性能电流变液中,研究了电极间距、内嵌介质的介电常数以及电场强度等对浸入电流变液中树枝状结构左手材料透射峰的影响.实验结果表明,电极间距对样品的左手峰有重要的影响;在容器盒中充满电流变液之后样品的左手峰向低频方向移动;通过改变外加电场强度可以调节左手透射峰,最大调节范围可达140 MHz. 关键词： 连通树枝结构 电流变液 介电常数 左手峰     

一维光子晶体材料中的光学传输特性

研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性,指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例,从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路,同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。最后通过在多层膜中引入掺杂（中间一层被另一种介质所代替）,得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系,由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。     

基于Rytov积分近似的有限口径定量反演成像（特邀）

提出一种适用于有限口径下高相对介电常数和大尺寸目标物体的反演方法。首先分析了低损耗介质的复折射率，通过有效折射率的计算方法得到有效折射率与介电常数关系；利用高频近似估计对比度函数，通过近似估计散射体内部散射场及其梯度对传统Rytov近似进行数学上的修正，产生无相位条件下Rytov积分近似模型，该模型可以实现定量重建高相对介电常数和大尺寸未知目标的对比度虚部。仿真结果显示有限口径下的Rytov积分近似可以对高介电常数和大尺寸目标的对比度虚部提供精确的形状重建。     

聚合物及其混合物的太赫兹介电性质测定与分析方法

聚合物材料因其对太赫兹波的高透过率以及良好的塑形能力在太赫兹研究中扮演了重要的角色,由于材料的介电特性直接关系着折射率、极化率等重要性质,不同的应用场合通常需要材料呈现出特殊的太赫兹介电响应,一方面可以选取不同的聚合物材料,另一方面可以通过多种聚合物的混合实现材料介电性质的调制。聚合物材料合理的选取和设计建立在材料太赫兹介电精确表征之上,然而利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对聚合物材料进行透射式太赫兹介电表征时,材料内部空气孔隙的存在会影响表征结果的复现性,同时也会影响共混聚合物介电性质的分析和预测。因此以Landau, Lifshitz, Looyenga(LLL)模型为基础提出了考虑空气影响的介电分析模型,并选取了在太赫兹研究中广泛使用的聚合物材料聚乙烯(PE)和聚四氟乙烯(PTFE)对模型的有效性和稳定性加以验证,展开了两种材料单质和混合物两方面的介电分析。在太赫兹波透射样品之后的相位变化信息中提取出样品的介电常数,同一种物质制备的样片间太赫兹介电谱存在明显差异,使用包含气隙影响的LLL模型处理实验数据后,样品介电常数中空气的介电影响被移除,从而得到了两种材料的本征介电常数,在此基础上,使用测得的本征介电常数和混合物样品中两种材料的体积占比信息代入包含气隙影响的LLL模型计算得到了不同配比混合物的太赫兹介电常数的模拟值,并与THz-TDS实验获取的实验值进行了对比。利用所提出的有效介质模型,聚乙烯和聚四氟乙烯在10～40 cm-1波段内移除空气影响后的平均介电常数为2.315±0.003（±0.13%）和2.109±0.003（±0.14%）,在不同重量、不同厚度的单组份样品间模型测定的聚合物介电常数保持了良好的重复性,在对混合物的太赫兹介电性质测定与分析中,利用模型计算的混合物介电常数模拟值与THz-TDS测定的介电常数实验值保持了高度线性相关,其相关系数为0.964 3,全局相对误差为1.08%,体现了模型的可靠性。提出的介电分析模型可以扩展到更多的高分子材料单质及其混合物的太赫兹介电性质表征中,对太赫兹波段的共混聚合物材料设计具有参考价值。     

冷绝缘超导电缆绝缘材料测试综述

绝缘材料在液氮中的各种性能将直接影响到冷绝缘高温超导(HTS)超导电缆的质量。对四种绝缘材料:电缆纸、聚丙烯层压纸、聚酰亚胺薄膜和低密度聚乙烯薄膜在常温和低温下的电阻率、介电常数、介质损耗角正切、低温介电强度和局部放电进行实验研究和对比,得到了有价值的数据。     

细导线阵列产生负等效介电常数的简单推导

根据周期性细导线阵列结构的等效电路模型,从电介质材料的本构关系出发,推导出细导线阵列结构的等效介电常数的表达式,并从电场强度与电极化强度之间的相位关系,说明在特定的入射电磁波频段,它的等效介电常数为负.     

铁电材料中电场对唯象系数和电卡强度的影响

由于电场强度能够影响铁电材料的极化强度和介电常数,因此唯象系数a0是电场强度的隐函数.在铁电相区域,唯象系数a0由铁电极化强度和介电常数倒数确定,是电场的非线性函数.在顺电相区域,唯象系数a0由介电常数倒数确定,也是电场的非线性函数.本文研究了铁电共聚物、铁电三聚物和钛酸锶钡钙陶瓷的唯象系数与电场的关系,发现唯象系数随电场的增加而增加,最大约1倍.电卡强度被用来表征电卡材料在电场作用下的电卡效应强弱,通过研究电卡强度可以发现高效率的电卡材料.本文通过热力学理论,得到了电卡强度的解析表达式,发现唯象系数、相变温度、极化强度、比热以及相变温度处的介电常数峰值,对电卡强度具有明显的影响.该表达式适用于一级相变材料、二级相变材料、以及弛豫型铁电体.     

直流偏置电场下BaTiO3基陶瓷介电常数非线性机理的研究

采用传统固相法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)和BaZrxTi1-xO3(x=0.25,0.3,0.35,0.4)(BZT)陶瓷,并对其在直流偏置电场下的介电常数非线性行为进行了系统、详细的研究.结果表明,基于Devonshire的宏观相变理论(phenomenological theory)提出的公式εr(app)=1/[1+αε3τ(0)E2]1/3和ε(E)=ε1-ε2 E2+ε3E4,均可定量地解释BST体系顺电相的介电常数非线性行为,其中εr(app)表示材料在电场下的介电常数,ε(0)表示不加电场即静态下材料的介电常数,α是非谐性因子,E表示电场强度,ε(E)表示材料在电场下的介电常数,ε1,ε2,ε3分别表示线性、非线性和高阶介电常数.而对于处于铁电相和居里温度附近的BST体系,则需要考虑铁电畴对介电常数非线性的贡献,这种贡献随着外加直流偏置电场强度的增大逐步减小.对于弛豫铁电体BZT体系,即使处于顺电相,也必须考虑由极性微区的冻结与合并引起的介电常数的下降,极性微区对介电常数非线性的贡献随着电场强度和温度的上升而有所下降.     

反射型磁光多层膜隔离器的频率响应及宽容性研究

通过传输矩阵法分析了材料介电常数的变化对于单缺陷结构的磁光多层膜隔离器性能的响，并提出了一种多缺陷结构的磁光多层膜结构.同单缺陷结构相比，多缺陷结构的旋转角的频谱响应带宽有很大增加，对于材料介电常数变化的宽容性得到了一个数量级的提高.同时这种多缺陷的结构对于膜层厚度的变化和入射角度也有很好的宽容性. 关键词： 光隔离器 磁光效应 一维光子晶体     

锥形光入射到多层介质膜上的反射波分析

本文用光线方法分析偏振单色平面波会聚成锥形光束后入射到多层介质膜上的反射波,得到了计算反射波电场强度的近似公式.然后推导出当PM分量和SM分量偏振单色平面波经会聚系统后入射到多层介质膜上时.两反射波面径一检偏器后的干涉图光强分布公式,并把它应用于一种多层介质膜,其结果与实验完全相符.     

异质界面对Ca(Mg1/3Nb2/3)O3/CaTiO3叠层薄膜结构和介电性能的影响

采用异质叠层方式制备出一定厚度的Ca(Mg_1/3Nb_2/3)O₃/CaTiO₃(CMN/CT)叠层薄膜,研究了异质界面对薄膜结构、微观形貌及介电性能的影响及其规律.根据实验测试结果,提出CMN/CT叠层薄膜的模拟等效电路,建立介电常数和介电损耗的理论计算公式.结果表明:CMN/CT异质叠层薄膜具有完全正交钙钛矿结构,结构致密,厚度均匀,薄膜中存在独立的CMN和CT相.异质界面处存在过渡层,随着薄膜中异质界面个数增加,介电常数增大,介电损耗减小.减小界面过渡层的厚度,有利于提高CMN/CT叠层薄膜的介电性能.     

Effective dielectric constant model of electromagnetic backscattering from stratified air–sea surface film–sea water medium

Studies of surface film medium on the sea surface are carried out in this paper for developing the technology to automatically detect and classify sea surface films, and an effective dielectric constant model of electromagnetic backscattering from a stratified air–ocean interface. Numerical results of the new model show the characteristics of effective dielectric constants for the air–sea surface film–sea water medium as follows. The effective dielectric constants decrease with increasing relative dielectric constants of the sea surface films. The effective dielectric constants decrease in horizontal polarization(abbr. HH polarization) and increase in VV vertical polarization(abbr. VV polarization) with increasing radar incident angle. Effective dielectric constants vary with relative sea surface film thickness as a cosinusoidal function of sea surface film thickness. Effective dielectric constant of VV polarization is larger than that of HH polarization. Two potential applications are found with our model, i.e., the retrieval of dielectric constants from the sea surface film, and the film thickness retrieval with our model. Our model has a highly significant influence on improving the technology related to the remote sensing of sea surface films.     

氢负离子在磁场和电介质表面附近光剥离的研究

利用闭合轨道理论, 研究了变化的磁场和不同电介质表面对氢负离子光剥离截面的影响, 并推导出了该体系下的光剥离截面公式. 结果发现, 氢负离子的光剥离截面不仅与磁场的强度有关, 而且还与电介质常数有关. 当氢负离子到电介质表面的距离和电介质常数一定时, 体系的光剥离截面中的振荡随磁场的变化而明显变化. 随着磁场强度的 增大, 体系的闭合轨道数目增多, 光剥离截面的振荡越来越复杂. 当氢负离子到电介质表面的距离和磁场强度一定时, 电介质常数的变化对光剥离截面的影响也很重要, 随着电介质常数的增大, 体系的闭合轨道数目增多, 光剥离截面的振荡也变得越来越复杂. 因此, 可以通过改变磁场强度和电解质常数来调整负离子的光剥离截面. 此结果 对于研究负离子体系在表面附近和外场中的光剥离问题具有一定的参考价值.     

介质保护膜在表面等离子体波探测器中的应用研究

基于表面等离子体波共振技术的探测器中金属膜通常与被探测物直接接触,在金属膜和被探测物之间增加一层介质膜,可以对金属膜进行保护.为了优化探测器的设计,通过对四层共振结构中表面等离子体波共振吸收峰随保护层厚度及其介电常数变化的计算,得到了对保护层参量的选择条件.     

Effect of external electric field on crystalline structure and dielectric properties of Bi_(1.5)MgNb_(1.5)O_7 thin films

Bismuth-based cubic pyrochlore materials have attractive dielectric properties, especially dielectric tunability. The Bi_(1.5)MgNb_(1.5)O_7 ceramic samples were prepared by solid state reaction. The XRD results and SEM pictures prove the raw material are well mixed and co-fired and the BMN cubic pyrochlore is well crystallized, no second phase was found in the result. BMN thin film were fabricated by depositing BMN ceramic nanoparticles on the sapphire. The BMN thin film has a high dielectric tunability of 43% at a bias voltage of 1.5 MV/cm, with loss tangent lower than 0.009. A Raman study of BMN cubic pyrochlore reveals O′–A–O′and O–A–O bending modes contribute to 80% of dielectric permittivity,obstructing these modes such as applying external electric field can have apparent influence on dielectric constant. Berry Phase calculation results shows that A_2 O′tetrahedrons are more easy to distort under an external field. The A-site Mg have the highest displacement(0.765028 ?), followed by A-site Bi cations(0.346317 ?). Compared to zero-bias thin film,the biased one with A–O and A–O′bonds being stretched and external coulomb force applied on cations and anions, the dielectric constant under bias field dramatically decreased.     

结合有效介质理论的乳状液太赫兹光谱分析

原油乳状液对原油的长距离输运具有重要影响,乳状液的油、水状态及相互作用机制还需新理论和新方法获得新认识,基于有效介质理论,本文研究了原油乳状液太赫兹光谱响应特征.通过太赫兹时域光谱系统测试得到了含水率为0~28%的原油乳状液的太赫兹时域光谱,结合傅里叶变换计算了吸收系数和介电常数等光学参数,同一频率下吸收系数等光学参数随含水率增加而增大.样品的实际介电常数与Bruggeman理论计算的介电常数一致,最大误差率低于3%,说明含水率较小时,水分散在原油中,微粒间的距离较大,微粒间的相互作用力较小,随着含水率增加,水相和油相混合分布,微粒间的距离会变小,微粒的相互作用力会变大.因此,有效介质理论对乳状液的太赫兹光谱研究具有重要意义.     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu_３Ti_４O₁₂.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 介电弛豫     

Impedance Spectroscopy of Nanofluids based on Multiwall Carbon Nanotubes

This work is a contribution to the understanding of the dielectric properties of nanofluids prepared by dispersing multiwalled carbon nanotubes in transformer oil. The dielectric measurements were carried out in the frequency range 100 Hz–1 MHz at constant temperature, T = 300 K, for several volume fractions of the nanotubes in the base fluid. A relaxation phenomenon was induced in the nanofluid comparing to the base fluid. In addition, both the real and imaginary part of the dielectric permittivity changed with volume fraction of the nanotubes. These results suggest that the presence of the nanotubes greatly affect the dielectric properties of the oil as a result of polarization phenomenon induced by these nanoparticles.

It was found that the measured effective dielectric permittivity follows the empirical Havriliak–Negami model. Nevertheless to take into account the electrode polarization effects, we rewrote this model, with a new term, which fits accurately the experimental data.     

通过介电谱来研究不同物理材料电介质的实验方法

本通过介绍用新型介电谱仪的实验方法，研究不同物理材料电介质的介电常数，进而更深一步了解介电常数所引发的电介质广阔领域。     

Plasma modes in low-dimensional electron system over surface of liquid helium

The collective plasma modes in a quasi-two-dimensional (Q2D) electron system located over the free surface of liquid helium are studied theoretically within many-body dielectric formalism. The dispersion of modes is considered both over bulk liquid and over helium film where the essential modification of interelectron interaction occurs due to screening effects in the substrate with a large value of dielectric constant. It is shown that the plasma spectrum consists of longitudinal and transverse branches which dispersion laws depend on the values of the dielectric constant of helium and the film thickness. For the helium film covering metal, the longitudinal mode is acoustic differing of that for the surface electron (SE) system over bulk helium.